KR100669891B1 - Switched reluctance motor and the motor driver - Google Patents

Abstract

본 발명은 단상 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로, 특히 파킹 마그네트와 홀 센서가 필요 없는 모터와 그 구동장치에 관한 것이다. 상기 모터는,The present invention relates to a single-phase switched reluctance motor, and more particularly, to a motor and a driving apparatus thereof without a parking magnet and a hall sensor. The motor,

내측으로 돌극이 형성되고 상기 돌극에 계자 코일이 권선된 고정자와; 외측으로 돌극이 형성되고 상기 고정자 사이에서 발생되는 전자기력에 의해 회전되는 회전자와; 둘레면에 n개의 N극과 S극이 각각 교번적으로 배치되어 상기 회전자의 회전축에 결합된 링 마그네트와; 상기 링 마그네트의 외측에 형성된 동일 극성의 자극들과 상호 대향되도록 n개의 가이드 턱이 하단 둘레에 일정한 간격으로 형성되어 정합(align) 해제시 상기 링 마그네트에서 발생되는 자력에 따라 상기 회전자를 정방향 토크발생영역에 파킹시키는 가이드링;을 포함함을 특징으로 한다.A stator having a protrusion formed inward and a field coil wound around the protrusion; A rotor formed with a protrusion outwardly and rotated by an electromagnetic force generated between the stators; A ring magnet coupled to the rotational axis of the rotor with n-poles and S-poles alternately disposed on a circumferential surface thereof; N guide jaws are formed at regular intervals around the lower end so as to face the magnetic poles of the same polarity formed on the outer side of the ring magnet so that the rotor has a forward torque according to the magnetic force generated in the ring magnet when the alignment is released. And a guide ring for parking in the generation area.

가이드 링, 가이드링 권선, 파킹. Guide ring, winding winding guide, parking.

Description

단상 스위치드 릴럭턴스 모터와 그 구동장치{SWITCHED RELUCTANCE MOTOR AND THE MOTOR DRIVER}Single-Phase Switched Reluctance Motors and their Drives {SWITCHED RELUCTANCE MOTOR AND THE MOTOR DRIVER}

도 1은 일반적인 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 회로도.1 is a drive circuit diagram of a typical single phase switched reluctance motor.

도 2는 일반 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 제동을 위한 회전자의 구조 단면도.2 is a structural cross-sectional view of a rotor for braking a general single-phase switched reluctance motor;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 단면도.3 is a cross-sectional view of a single phase switched reluctance motor in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 도 3중 가이드 링의 사시도.4 is a perspective view of the guide ring of FIG. 3;

도 5는 도 3중 가이드 링(50)과 링 마그네트(15)와의 관계를 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining the relationship between the guide ring 50 and the ring magnet 15 in FIG.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 파킹을 설명하기 위한 인덕턴스 프로파일 예시도.6 is an exemplary inductance profile for explaining the parking of a single-phase switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동시키기 위한 회로 블록구성도.7 is a circuit block diagram for driving a single-phase switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 단상 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로, 특히 파킹 마그네트와 홀 센서가 필요 없는 모터와 그 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a single-phase switched reluctance motor, and more particularly, to a motor and a driving apparatus thereof without a parking magnet and a hall sensor.

단상 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor:SRM)는 크게 구동부, 상기 구동부로부터 전류를 공급받는 계자 코일이 권선된 고정자, 상기 고정자의 내측에서 상기 계자 코일에 전류가 흐르면 상기 고정자와의 사이에서 발생되는 릴럭턴스 토크에 의해 회전하는 회전자로 구성된다.Single phase switched reluctance motor (SRM) is largely generated between the stator and the stator winding the field coil receiving current from the driving unit, when the current flows in the field coil inside the stator and the stator It consists of a rotor rotating by reluctance torque.

이러한 단상 SRM의 구조와 구동회로를 보다 구체적으로 설명하면, 우선 도 1은 일반적인 단상 SRM과 그 구동회로를 도시한 것이고, 도 2는 단상 SRM의 제동을 위한 회전자 구조 단면도를 도시한 것이다.The structure and driving circuit of the single phase SRM will be described in more detail. First, FIG. 1 illustrates a general single phase SRM and a driving circuit thereof, and FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of a rotor structure for braking the single phase SRM.

도 1에 도시한 바와 같이 단상 SRM 구동회로는 입력되는 직류전압(Vs)으로부터 전원에 실리는 노이즈를 제거하고 역률을 개선하기 위한 필터(L1, C1)를 포함하며, 모터 구동을 제어하기 위해 계자코일에 상하로 연결되는 스위치(Q1, Q2) 및 상기 스위치(Q1, Q2) 오프시 모터의 고정자에서 유기된 전류를 제거하기 위한 회생 다이오드들(D1, D2)을 포함하고 있다.As shown in FIG. 1, the single-phase SRM driving circuit includes filters L1 and C1 for removing noise from the power supply and improving power factor from the input DC voltage Vs. Switch Q1 and Q2 connected to the coil up and down and regenerative diodes D1 and D2 for removing the induced current from the stator of the motor when the switches Q1 and Q2 are turned off.

한편 모터를 반시계 방향으로 회전시키기 위해서 회전자(30)의 돌극부가 고정자(40)의 계자코일 b'과 c 사이에 위치할때 계자코일 b'쪽에 가깝도록 파킹 마그네트(20)를 설치한다. 이러한 파킹 마그네트(20)는 고정자(40)의 돌극부 상단 일측에 설치되는데, 너비가 동일한 단일개의 N극과 S극을 갖는다.Meanwhile, in order to rotate the motor counterclockwise, the parking magnet 20 is installed so that the protrusion pole of the rotor 30 is located near the field coil b 'side of the stator 40 between the field coils b' and c. The parking magnet 20 is installed on one side of the upper end of the protrusion pole of the stator 40, and has a single N pole and S pole having the same width.

상기에서와 같이 회전자(30)의 돌극부가 고정자(40)의 계자코일 b'와 c 사이에 위치할때 고정자(40)의 돌극부 상단 일측에 설치된 파킹 마그네트(20)에 의해 회전자(30)는 반시계 방향으로 회전하는 것이 가능하다. 이때 링 마그네트(15)는 도 2에 도시한 바와 같이 회전자(30)의 상단에 고정 설치된다. 이렇게 설치되는 링 마그네트(15)는 원형으로 파킹 마그네트(20)와 대향되도록 설치된다. 참고적으로 상기 파킹 마그네트(20)는 링 마그네트(15)와 작용하여 회전자(30)가 고정자(40) 권선 b'과 c 사이에 파킹되도록 고정시키는 역할을 수행한다. 도 2에서 미설명된 참조부호 35는 센서수단인 홀 센서로서, 상기 링 마그네트(15)의 자기력선 변화를 감지하여 펄스 신호를 생성한다. 이러한 펄스 신호는 구동부에서 모터의 위치 및 속도를 제어하는데 이용된다.As described above, when the salient pole portion of the rotor 30 is located between the field coils b 'and c of the stator 40, the rotor 30 is formed by the parking magnet 20 installed at one end of the salient pole portion of the stator 40. ) Can be rotated counterclockwise. At this time, the ring magnet 15 is fixed to the upper end of the rotor 30, as shown in FIG. The ring magnet 15 installed in this way is installed to face the parking magnet 20 in a circular shape. For reference, the parking magnet 20 works with the ring magnet 15 to fix the rotor 30 to be parked between the stator 40 windings b 'and c. Reference numeral 35, which is not described in FIG. 2, is a hall sensor which is a sensor means, and generates a pulse signal by detecting a change in the magnetic force line of the ring magnet 15. This pulse signal is used to control the position and speed of the motor in the driver.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 일반적인 단상 SRM에서는 링 마그네트(15)와 파킹 마그네트(20)를 이용하여 회전자(30)를 원하는 위치에 파킹시키고 있으며, 회전자(30)의 위치정보를 얻기 위해 링 마그네트(15)와 홀 센서(35)를 이용하고 있다.In the general single-phase SRM having the configuration as described above, the rotor 30 is parked at a desired position using the ring magnet 15 and the parking magnet 20, and the ring is obtained to obtain the position information of the rotor 30. The magnet 15 and the hall sensor 35 are used.

즉, 일반 단상 SRM에서는 회전자(30)의 파킹을 위해 회전자(30)의 축(17) 방향 상단에 별도의 링 마그네트(15)를 설치하고 그 대향 위치에 파킹 마그네트(20)를 설치하므로서 모터를 경박단소화시키는데 한계가 있음은 물론, 파킹 마그네트(20)와 홀 센서(35) 사용으로 인해 제조원가가 상승되는 단점을 안고 있다.That is, in the general single-phase SRM, by installing a separate ring magnet 15 on the top of the axis 17 direction of the rotor 30 for the parking of the rotor 30 and the parking magnet 20 in the opposite position There is a limit to the miniaturization of the motor, as well as the manufacturing cost is increased due to the use of the parking magnet 20 and the Hall sensor 35.

이에 본 발명은 파킹 마그네트를 제거하여 저가의 경박단소한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공함을 제1목적으로 하며,Accordingly, the present invention is to provide a low-cost, light and simple single-phase switched reluctance motor by removing the parking magnet,

파킹 마그네트와 홀 센서를 제거하여 저가의 경박단소한 단상 스위치드 릴럭 턴스 모터를 제공함을 제2목적으로 한다.The second objective is to eliminate the parking magnets and hall sensors to provide a low cost, lightweight, single phase switched reluctance motor.

더 나아가 본 발명은 파킹 마그네트와 홀 센서가 제거된 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동할 수 있는 구동장치를 제공함을 제3의 목적으로 한다.Furthermore, it is a third object of the present invention to provide a driving device capable of driving a single-phase switched reluctance motor from which a parking magnet and a hall sensor are removed.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터는,Single phase switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object,

내측으로 돌극이 형성되고 상기 돌극에 계자 코일이 권선된 고정자와;A stator having a protrusion formed inward and a field coil wound around the protrusion;

외측으로 돌극이 형성되고 상기 고정자 사이에서 발생되는 전자기력에 의해 회전되는 회전자와;A rotor formed with a protrusion outwardly and rotated by an electromagnetic force generated between the stators;

둘레면에 n개의 N극과 S극이 각각 교번적으로 배치되어 상기 회전자의 회전축에 결합된 링 마그네트와;A ring magnet coupled to the rotational axis of the rotor with n-poles and S-poles alternately disposed on a circumferential surface thereof;

상기 링 마그네트의 외측에 형성된 동일 극성의 자극들과 상호 대향되도록 n개의 가이드 턱이 하단 둘레에 일정한 간격으로 형성되어 정합(align) 해제시 상기 링 마그네트에서 발생되는 자력에 따라 상기 회전자를 정방향 토크발생영역으로 이동시켜 파킹시키는 가이드링;을 포함함을 특징으로 한다.N guide jaws are formed at regular intervals around the lower end so as to face the magnetic poles of the same polarity formed on the outer side of the ring magnet so that the rotor has a forward torque according to the magnetic force generated in the ring magnet when the alignment is released. And a guide ring for parking by moving to the generation area.

더 나아가 상기 가이드 링 외측에 권선되어 상기 링 마그네트의 회전에 의해 유기된 전압을 출력하기 위한 가이드링 권선;을 더 포함함을 특징으로 한다.Furthermore, the guide ring winding for outputting the voltage is wound outside the guide ring is induced by the rotation of the ring magnet; characterized in that it further comprises.

아울러 본 발명은 상기 회전자와 고정자의 돌극이 완전 정합(Align)된 위치에서 회전자의 회전 방향으로 8 내지 12도 앞선 위치에 회전자 파킹이 이루어지도록 상기 가이드링의 가이드 턱을 배치함을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the guide jaw of the guide ring is arranged so that the parking of the rotor at a position 8 to 12 degrees ahead in the direction of rotation of the rotor in the position where the rotor and stator poles are fully aligned (Align) It is done.

상술한 바와 같은 구성에 따르면, 고정자와 회전자의 돌극을 정합(Align)한후 그 정합을 해제할 경우 그 정합 위치에서 가까운 곳에 위치한 가이드 턱과 정합된 위치의 링 마그네트 자극(N극 혹은 S극)간에 상호 인력이 가장 크게 작용하기 때문에 회전자의 돌극은 정방향 토크발생영역의 파킹 위치로 이동할 수 있게 되는 것이다.According to the above configuration, when aligning the poles of the stator and the rotor and releasing the registration, the ring magnet magnetic pole (N pole or S pole) of the position aligned with the guide jaw located close to the mating position is released. Since the mutual attraction is the greatest, the rotor poles can move to the parking position in the forward torque generating region.

한편 상술한 바와 같은 구성의 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하는 장치는,On the other hand, the apparatus for driving the single-phase switched reluctance motor of the above-described configuration,

상기 가이드 링 외측에 권선되어 상기 링 마그네트의 회전에 의해 유기된 전압을 출력하기 위한 가이드링 권선과;A guide ring winding wound outside the guide ring to output a voltage induced by the rotation of the ring magnet;

상기 가이드링 권선을 통해 인가되는 전압신호를 제로 크로싱하여 펄스파를 출력하는 제로 크로싱 검출부와;A zero crossing detector for zero crossing a voltage signal applied through the guide winding and outputting a pulse wave;

상기 펄스파를 카운팅하기 위한 펄스 카운터와;A pulse counter for counting the pulse waves;

펄스 카운팅에 따라 상기 모터의 위치 및 속도를 제어하는 모터 구동제어부;를 포함함을 특징으로 하며, And a motor driving control unit controlling the position and the speed of the motor according to pulse counting.

상기 회전자와 고정자의 돌극이 완전 정합(Align)된 위치에서 회전자의 회전 방향으로 8 내지 12도 앞선 위치에 회전자 파킹이 이루어지도록 상기 가이드링의 가이드 턱을 배치함을 특징으로 한다.The guide jaw of the guide ring is disposed so that the parking of the rotor is performed at a position 8 to 12 degrees ahead of the rotor in the direction of rotation of the rotor in a position where the protrusions of the rotor and the stator are fully aligned.

상술한 바와 같은 특징에 따르면, 가이드링 권선을 통해 유기된 전압파형을 신호처리하여 얻어진 펄스로 회전자의 위치를 검출할 수 있기 때문에, 본 발명은 홀 센서 혹은 광센서 없이도 회전자의 위치 및 속도를 제어할 수 있다.According to the characteristics as described above, since the position of the rotor can be detected by the pulse obtained by signal processing the voltage waveform induced through the guide winding, the present invention is the position and speed of the rotor without a Hall sensor or an optical sensor Can be controlled.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

우선 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 단면도를 예시한 것이며, 도 4는 도 3중 가이드 링(50)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 5는 도 3중 가이드 링(50)과 링 마그네트(15)와의 관계를 설명하기 위한 도면을 도시한 것이다.First, FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of a single phase switched reluctance motor according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a perspective view of the guide ring 50 in FIG. FIG. 5 is a view illustrating a relationship between the guide ring 50 and the ring magnet 15 in FIG. 3.

도 3에 도시한 바와 같이, 우선 회전자(30)는 일반적인 단상 SRM에서와 같이 원주의 외측으로 일정 간격을 두고 n(예를 들면 6개)개의 돌극이 돌출 형성된 코어가 적층되어 회전자 코어를 형성하며, 그 중안에는 모터의 구동력을 전달하는 회전축(17)이 상기 회전자(30)와 함께 회전한다. 상기 회전자(30)의 하부지지 및 회전을 위해 회전자(30) 상부와 하부에는 각각 베어링(19)이 위치한다.As shown in FIG. 3, first, the rotor 30 has a rotor core in which n (for example, six) protruding cores are stacked at regular intervals to the outside of the circumference, as in a general single phase SRM. In the center, a rotating shaft 17 for transmitting the driving force of the motor rotates together with the rotor 30. Bearings 19 are positioned on the upper and lower portions of the rotor 30 to support and rotate the lower portion of the rotor 30.

한편 고정자(40)는 전/후방이 개구된 원통형으로 형성된 요크와, 상기 요크의 내벽에서 상기 회전자(30)를 향해 원주 방향으로 일정 간격을 두고 돌출 형성된 n개(예를 들면 6개)의 돌극과 그 돌극에 권선된 계자 코일을 포함하여 이루어진다.On the other hand, the stator 40 includes a yoke formed in a cylindrical shape in which the front and rear openings are opened, and n (for example, six) protruding at regular intervals in the circumferential direction from the inner wall of the yoke toward the rotor 30. It comprises a salient pole and a field coil wound on the salient pole.

링 마그네트(15)는 그 링 둘레면에 n개의 N극과 S극(즉 2n개의 극)이 각각 교번적으로 배치되어 상기 회전자(30)의 회전축(17)에 결합되어 후술하는 가이드링(50)과 상호작용을 행한다.The ring magnet 15 has n-poles and S-poles (that is, 2n-poles) alternately arranged on the ring circumferential surface thereof, respectively, and is coupled to the rotating shaft 17 of the rotor 30 to provide a guide ring (described later). 50).

상기 링 마그네트(15)와 상호 작용하는 가이드 링(50)은 도 3과 도 5에 도시 한 바와 같이 링 마그네트(15)의 외측에 위치하는 것으로서, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 링 마그네트(15)에 형성된 동일 극성의 자극들과 상호 대향되도록 n개의 가이드 턱(16)이 하단 둘레에 일정한 간격으로 형성되어 있다. 이러한 가이드 링(50)의 가이드 턱(16)은 정합(align) 해제시 상기 링 마그네트(15)의 근접 자극과 반응함으로서 상기 회전자(30)의 돌극을 정방향 토크발생영역으로 이동시키는 역할을 한다. 즉, 본 발명의 가이드 링(50)은 링 마그네트(15)와 반응하여 회전자를 파킹시키는 파킹 마그네트의 역할을 담당하는 것이라 할 수 있다.The guide ring 50 interacting with the ring magnet 15 is located outside the ring magnet 15 as shown in FIGS. 3 and 5, and the ring magnet 15 as shown in FIG. 4. N guide jaws 16 are formed at regular intervals around the lower end so as to face each other with the same polarity magnetic poles formed in The guide jaw 16 of the guide ring 50 serves to move the salient pole of the rotor 30 to the forward torque generating region by reacting with the proximity magnetic pole of the ring magnet 15 when the alignment is released. . That is, the guide ring 50 of the present invention may be referred to as a parking magnet that reacts with the ring magnet 15 to park the rotor.

이와 같이 가이드링(50)의 가이드 턱(16)에 의해 회전자(30)가 정방향 토크발생영역으로 이동하여 파킹되기 위해서는 상기 회전자(30)와 고정자(40)의 돌극이 완전 정합(Align)된 위치에서 회전자(30)의 회전 방향으로 8 내지 12도 앞선 위치에 회전자 파킹이 이루어지도록 상기 가이드링(50)중 어느 하나의 가이드 턱(16)이 배치되어 있어야 한다. 즉, 본 발명의 가이드 링(50)은 링 마그네트(15)와 반응하여 회전자를 파킹시키는 파킹 마그네트의 역할을 담당하는 것이라 할 수 있다.As described above, in order for the rotor 30 to be moved and parked by the guide jaw 16 of the guide ring 50 in the forward torque generating region, the protrusions of the rotor 30 and the stator 40 are fully aligned. The guide jaw 16 of any one of the guide rings 50 should be disposed so that the parking of the rotor is performed at a position 8 to 12 degrees in the rotational direction of the rotor 30 at the position. That is, the guide ring 50 of the present invention may be referred to as a parking magnet that reacts with the ring magnet 15 to park the rotor.

추가적으로 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 가이드 링(50) 외측에는 가이드링 권선(a, b)이 권선되어 있다. 이러한 가이드링 권선(a, b)은 상기 링 마그네트(15)의 회전에 의해 유기되는 전압을 출력하는 역할을 한다. 이때 출력되는 전압파형은 도 7에서 설명하겠지만 회전자(30)의 위치 및 속도 제어를 위한 펄스로 신호 처리된다.In addition, as shown in FIG. 3, the guide ring windings a and b are wound outside the guide ring 50. The guide windings a and b serve to output a voltage induced by the rotation of the ring magnet 15. At this time, the output voltage waveform will be signaled as a pulse for controlling the position and speed of the rotor 30, as will be described in FIG.

참고적으로 도 3에서 미설명된 참조부호 17은 상기 고정자(40)에 일측이 연결되어 있는 지지 프레임들을 나타낸 것으로, 상기 가이드링(50)은 상기 지지 프레 임들(17)에 의해 고정 지지된다. 상기 가이드링(50)은 모터 하우징 혹은 세트 하우징에 별도의 지지 프레임을 통해 지지 고정될 수도 있을 것이다.For reference, reference numeral 17, which is not described in FIG. 3, indicates support frames having one side connected to the stator 40, and the guide ring 50 is fixedly supported by the support frames 17. The guide ring 50 may be fixed to the motor housing or the set housing through a separate support frame.

이하 상술한 구조를 가지는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터에서의 파킹을 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the parking in the single-phase switched reluctance motor having the above-described structure will be described with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 파킹 동작을 설명하기 위한 인덕턴스 프로파일을 예시한 것으로, 보다 구체적으로는 6/6 단상 SRM에서 고정자(40)와 회전자(30)에 의한 인덕턴스 프로파일을 나타낸 것이다. Figure 6 illustrates an inductance profile for explaining the parking operation of a single-phase switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention, more specifically to the stator 40 and the rotor 30 in 6/6 single phase SRM Inductance profile is shown.

우선 6/6 단상 SRM에서의 정합(Align)위치와 부정합(MisAlign) 위치는 기계각으로 30도가 되고, 정합(Align) 위치의 회전주기는 기계각으로 60도가 된다. 그리고 링 마그네트(15)와 가이드 턱(16)의 상호 작용에 의한 파킹 위치 역시 30도(360/12)마다 발생한다.First, the alignment position and misalignment position in the 6/6 single-phase SRM are 30 degrees in the machine angle, and the rotation period of the alignment position is 60 degrees in the machine angle. And the parking position by the interaction of the ring magnet 15 and the guide jaw 16 also occurs every 30 degrees (360/12).

만약 회전자(30)와 고정자(40)의 돌극을 정합(Align)시킨 상태에서 그 정합을 해제하면 도 6에 도시한 바와 같이 그 정합(Align)위치를 기준으로 좌측 혹은 우측으로 파킹될 수 있는데, 회전자(30)의 돌극이 정방향 토크발생영역에 위치해야 정방향 운전이 가능하다. 따라서 회전자(30)와 고정자(40)의 돌극이 완전 정합(Align)된 위치에서 회전자(30)의 회전(운전) 방향으로 앞선 위치에서 회전자 파킹이 이루어지도록 하나의 가이드링(50)의 가이드 턱(16)을 배치하면, 그 가이드 턱(16)은 정합(align) 해제시 도 5에 도시한 바와 같이 가장 근접한 링 마그네트(15)의 자극(N극 혹은 S극)과 반응함으로서 상기 회전자(30)의 돌극을 정방향 토크발생영역으로 이동시키게 되는 것이다.If the alignment is released while the protrusions of the rotor 30 and the stator 40 are aligned, as shown in FIG. 6, the parking may be parked to the left or the right based on the alignment position. The forward pole of the rotor 30 should be located in the forward torque generation area to enable forward operation. Therefore, one guide ring 50 is formed so that the parking of the rotor is performed at the position where the protrusions of the rotor 30 and the stator 40 are fully aligned in the direction of rotation (operation) of the rotor 30. When the guide jaw 16 is placed, the guide jaw 16 reacts with the magnetic pole (N pole or S pole) of the closest ring magnet 15 as shown in Fig. 5 when the alignment is released. The salient pole of the rotor 30 is moved to the forward torque generating region.

따라서 회전자(30)와 고정자(40)의 돌극이 정합(Align)된 위치에서 회전자(30)의 회전(운전) 방향으로 8 내지 12도 앞선 위치에 회전자 파킹이 이루어지도록 상기 가이드링(50)의 가이드 턱(16)을 배치하면, 정합(Align) 해제시마다 회전자(30)의 돌극은 도 6에 도시한 파킹위치 A에 정상적으로 파킹된다.Accordingly, the guide ring is configured to park the rotor at a position 8 to 12 degrees in the direction of rotation (operation) of the rotor 30 at a position where the protrusions of the rotor 30 and the stator 40 are aligned. When the guide jaw 16 of 50) is placed, the protrusions of the rotor 30 are normally parked at the parking position A shown in Fig. 6 every time the alignment is released.

참고적으로 파킹위치 B는 부정합(MisAlign) 위치에서 8내지 12도 앞서 위치한다.For reference, the parking position B is 8 to 12 degrees ahead of the misalignment position.

이하 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단상 SRM의 구동장치에 대해 부연 설명하기로 한다.Hereinafter, a driving apparatus of a single phase SRM according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동시키기 위한 회로 블록구성도를 도시한 것이다.7 shows a circuit block diagram for driving a single phase switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.

도 7에서 가이드링 권선(60)은 이미 언급한 바와 같이 상기 가이드 링(50) 외측에 권선되어 링 마그네트(15)의 회전에 의해 유기되는 전압을 출력하여 준다. 이와 같이 가이드링 권선(60)을 통해 출력되는 전압신호는 제로 크로싱 검출부(70)에서 제로 크로싱되어 일련의 펄스파로 출력된다. 그리고 일련의 펄스파는 후단의 펄스 카운터(80)에서 카운팅 출력됨으로서, 후단의 모터 구동 제어부(90)는 단위 시간당 입력되는 카운팅값에 따라 모터의 위치 및 속도를 제어하기 위한 구동펄스를 발생하여 출력한다. 이러한 구동펄스는 도 1에 도시한 바와 같은 스위치(Q1, Q2)에 인가되어 모터(M)의 구동을 제어하게 되는 것이다.In FIG. 7, as mentioned above, the guide ring winding 60 is wound outside the guide ring 50 to output a voltage induced by the rotation of the ring magnet 15. As such, the voltage signal output through the guide winding 50 is zero-crossed by the zero crossing detection unit 70 and output as a series of pulse waves. In addition, a series of pulse waves are counted and output by the pulse counter 80 of the rear stage, and the motor driving control unit 90 of the rear stage generates and outputs driving pulses for controlling the position and speed of the motor according to the counting value input per unit time. . This driving pulse is applied to the switches Q1 and Q2 as shown in FIG. 1 to control the driving of the motor M. FIG.

따라서 본 발명은 홀센서 혹은 광센서의 구비 없이도 단순히 가이드 링 권선(60)만으로 모터의 위치 및 속도를 제어하기 위한 신호를 만들어낼 수 있다.Therefore, the present invention can generate a signal for controlling the position and speed of the motor simply by the guide ring winding 60 without the provision of a hall sensor or an optical sensor.

상술한 바와 같이 본 발명은 가이드 링과 링 마그네트의 상호 작용에 의해 회전자의 돌극을 정방향 토크발생영역에 파킹시키기 때문에, 기존 파킹 마그네트의 구비가 필요 없는 장점이 있으며,As described above, the present invention parks the rotor poles in the forward torque generating region by the interaction of the guide ring and the ring magnet, and thus, there is no need to provide an existing parking magnet.

더 나아가 본 발명은 홀센서 혹은 광센서의 구비 없이도 단순히 가이드 링 권선만으로 모터의 위치 및 속도를 제어하기 위한 신호를 생성할 수 있기 때문에, 센서 사용으로 인한 제조원가를 절감할 수 있는 효과를 기대할 수 있음은 물론 저가의 경박단소한 제품을 구현할 수 있는 이점도 있다.Furthermore, since the present invention can generate a signal for controlling the position and speed of the motor by simply guiding the winding without using a hall sensor or an optical sensor, it is possible to expect the effect of reducing the manufacturing cost due to the use of the sensor. Of course, there is also the advantage to implement a low cost, light and simple product.

한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (7)

내측으로 돌극이 형성되고 상기 돌극에 계자 코일이 권선된 고정자와;A stator having a protrusion formed inward and a field coil wound around the protrusion; 외측으로 돌극이 형성되고 상기 고정자 사이에서 발생되는 전자기력에 의해 회전되는 회전자와;A rotor formed with a protrusion outwardly and rotated by an electromagnetic force generated between the stators; 둘레면에 n개의 N극과 S극이 각각 교번적으로 배치되어 상기 회전자의 회전축에 결합된 링 마그네트와;A ring magnet coupled to the rotational axis of the rotor with n-poles and S-poles alternately disposed on a circumferential surface thereof; 상기 링 마그네트의 외측에 형성된 동일 극성의 자극들과 상호 대향되도록 n개의 가이드 턱이 하단 둘레에 일정한 간격으로 형성되어 정합(align) 해제시 상기 링 마그네트에서 발생되는 자력에 따라 상기 회전자를 정방향 토크발생영역에 파킹시키는 가이드링;을 포함함을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터.N guide jaws are formed at regular intervals around the lower end so as to face the magnetic poles of the same polarity formed on the outer side of the ring magnet so that the rotor has a forward torque according to the magnetic force generated in the ring magnet when the alignment is released. A single phase switched reluctance motor comprising: a guide ring for parking in the generation area. 청구항 1에 있어서, 상기 가이드 링 외측에 권선되어 상기 링 마그네트의 회전에 의해 유기된 전압을 출력하기 위한 가이드링 권선;을 더 포함함을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터.The single phase switched reluctance motor of claim 1, further comprising: a guide winding wound around the guide ring to output a voltage induced by rotation of the ring magnet. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 회전자와 고정자의 돌극이 완전 정합(Align)된 위치에서 회전자의 회전 방향으로 8 내지 12도 앞선 위치에 회전자 파킹이 이루어지도록 상기 가이드링의 가이드 턱을 배치함을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터.The guide jaw of the guide ring according to claim 1 or 2, wherein the guide jaws of the guide ring are positioned so that the rotor is parked at a position 8 to 12 degrees in the direction of rotation of the rotor at a position where the rotor and stator poles are fully aligned. Single phase switched reluctance motor, characterized in that the arrangement. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 가이드링은 상기 고정자에 연결되는 지지 프레임들에 의해 고정 지지됨을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터.The single phase switched reluctance motor according to claim 1 or 2, wherein the guide ring is fixedly supported by support frames connected to the stator. 내측으로 돌극이 형성되고 그 돌극에 계자 코일이 권선된 고정자와, 외측으로 돌극이 형성되고 상기 고정자 사이에서 발생되는 전자기력에 의해 회전되는 회전자와, 둘레면에 n개의 N극과 S극이 각각 교번적으로 배치되어 상기 회전자의 회전축에 결합된 링 마그네트와, 상기 링 마그네트의 외측에 형성된 동일 극성의 자극들과 상호 대향되도록 n개의 가이드 턱이 하단 둘레에 일정한 간격으로 형성되어 있는 가이드링을 포함하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동장치에 있어서,A stator pole is formed inward and a field coil is wound around the stator pole, a rotor pole is formed outward and is rotated by electromagnetic force generated between the stators, and n N poles and S poles are formed on the circumferential surface, respectively. A guide magnet in which n guide jaws are formed at regular intervals around a lower end of the ring magnet to be alternately disposed so as to be opposed to a ring magnet coupled to the rotating shaft of the rotor, and to magnetic poles of the same polarity formed on the outer side of the ring magnet. In the single-phase switched reluctance motor drive comprising: 상기 가이드 링 외측에 권선되어 상기 링 마그네트의 회전에 의해 유기된 전압을 출력하기 위한 가이드링 권선과;A guide ring winding wound outside the guide ring to output a voltage induced by the rotation of the ring magnet; 상기 가이드링 권선을 통해 인가되는 전압신호를 제로 크로싱하여 펄스파를 출력하는 제로 크로싱 검출부와;A zero crossing detector for zero crossing a voltage signal applied through the guide winding and outputting a pulse wave; 상기 펄스파를 카운팅하기 위한 펄스 카운터와;A pulse counter for counting the pulse waves; 펄스 카운팅에 따라 상기 모터의 위치 및 속도를 제어하는 모터 구동제어부;를 포함함을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동장치.Single phase switched reluctance motor drive device comprising a; motor drive control unit for controlling the position and speed of the motor in accordance with the pulse counting. 삭제delete 청구항 5에 있어서, 상기 회전자와 고정자의 돌극이 완전 정합(Align)된 위치에서 회전자의 회전 방향으로 8 내지 12도 앞선 위치에 회전자 파킹이 이루어지도록 상기 가이드링의 가이드 턱을 배치함을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동장치.The method according to claim 5, wherein the guide jaw of the guide ring is arranged such that the rotor is parked at a position 8 to 12 degrees ahead of the rotation direction of the rotor in a position where the rotor and stator poles are fully aligned. Single phase switched reluctance motor drive.

Images